Крыло площадью 26 м2 трапециевидной формы имело профиль ЦАГИ «В» с относительной толщиной 15% у корня и 9% на конце. Элероны имели металлический каркас и полотняную обшивку, цельнометаллические щитки – закрылки типа «Шренк».
Однокилевое вертикальное оперение имело угол заклинения по отношению к оси фюзеляжа. Цельнометаллическое горизонтальное оперение закреплялось на фюзеляже. Рули высоты и направления состояли из металлического каркаса. Все рулевые поверхности были снабжены триммерами.
Одностоечное шасси с колесами размером 750x250 мм убиралось назад в центроплан с разворотом колес на 90°.
Костыльное колесо (300x125 мм) убиралось также назад, в хвостовой обтекатель. Уборка и выпуск шасси – гидравлические, от помпы, установленной на моторе. Аварийный выпуск шасси производился при помощи ручной гидравлической помпы. Амортизация шасси масляно-пневматическая.
Опытный мотор воздушного охлаждения М-71, снабженный винтом АВ-5-4А с углами установки лопастей в пределах 25 – 56°, диаметром 3,25 метров закрывался цельнодюралевым капотом типа NACA. Протектированный бензобак емкостью 630 л располагался под сиденьем летчика и заполнялся инертным газом из выхлопного коллектора мотора.
Маслобак на 55 лигров устанавливался на противопожарной перегородке.
Управление рулями высоты и элеронами – жесткой конструкции, а рулем направления – тросовое.
Стрелковое вооружение самолета состояло из четырех крыльевых пулеметов LUKAC с боезапасом 3160 патронов и двух синхронных ШКАС с боезапасом 1520 патронов.
Бомбовая нагрузка в фюзеляже соответствовала эскизному проекту и составляла 120 кг в нормальном варианте.
Бронирование общей массой 202,8 кг состояло из панелей, защищавших пилота с боков, сзади и сверху, нижней и задней панелей бака.
В период с середины марта до середины сентября А.И. Кокин, ведущий летчик- испытатель завода № 289, провел сокращенные испытания самолета Су-6 в ЛИИ НКАП. В процессе летных испытаний изменялся состав оборудования, устанавливалось вооружение, проводились различные доработки конструкции.
Скорость полета доводилась до 575 км/ч по прибору летчика, причем вибрации не обнаруживались.
В облете самолета принимали участие летчики-испытатели ЛИИ М.Л. Галлай, А.Н. Гринчик, В.П. Федоров и Г.М. Шиянов. В своих отчетах они писали:
« …Обладая нормальным запасом устойчивости, самолет легок в управлении и не требует от летчика особого внимания. Самолет обладает хорошей маневренностью, характерна легкость работы всей конструкции машины. Летчик не ощущает напряжения или тряски самолета ни при эволюциях, ни при полете на больших скоростях.
…Самолет имеет хороший обзор при хорошем бронировании. В пилотаже напоминает американские самолеты Северский и Нортроп. Необычайно «плотен» в воздухе и хорошо ведет себя на больших скоростях.
Гармоничность всех рулей между собой, а также между отклонениями и эффективностью каждого руля – очень хорошая, что делает самолет весьма приятным в пилотировании».
Заместитель начальника ЛИИ НКАП А.В. Чесалов и главный конструктор завода № 289 П. О Сухой 18 сентября утвердили акт о сокращенных испытаниях самолета Су-6.
Су-6 («81»). 25 сентября – 10 октябри 1941 г. Контрольные испытания в ПИН ИВС Красной Армии
Су-6 («82»). Январь 1942 г. Заводские летные испытания
В этом документе указывалось, что « …самолет обладает хорошими летными и пилотажными свойствами, прост и приятен в пилотировании и доступен для летчиков средней квалификации. Кабина летчика удобна и свободна. Обзор хороший, но несколько затруднен всасывающим патрубком, стоящим спереди и справа от летчика.
Для полного суждения о боевых и летных свойствах самолетах Су-6 необходимо установить и отработать пушечное вооружение и наружные подвески для РС».
Сухой принял решение снять вооружение (из-за дефицита) с этой машины и установить на дублер ОБШ, а первый экземпляр передать на контрольные испытания в НИИ ВВС. Эти испытания не были закончены из-за расходования ресурса мотора М-71.
Все внимание конструкторов при постройке дублера Су-6 с заводским шифром «82» было обращено на дальнейшее улучшение аэродинамических характеристик, расширение номенклатуры вооружения и повышение боевой живучести самолета.
С целью увеличения максимальной скорости полета стали использовать эффект реактивного выхлопа. При этом возникла возможность потери поперечной устойчивости на больших углах атаки, которую предотвратили применением автоматических предкрылков.
На капоте мотора установили новый всасывающий патрубок, который не затенял обзор летчику спереди. На зимнее время шасси позволяло установить убирающиеся лыжи по типу Су-2.
Вооружение этого самолета состояло из стрелково-пушечного, реактивного, бомбардировочного и химического, рассчитанною на поражение танков, мотомеханизированных частей и живой силы противника.
В консолях крыла разместили четыре пулемета ШКАС и две 23-мм пушки системы Волкова-Ярцева.
Под консолями размещались десять реактивных орудий РО для ракетных снарядов калибра 82 или 132 мм.
Нормальная бомбовая нагрузка составляла 200 кг бомб внутри фюзеляжа (в перегрузочном варианте – до 400 кг). Бомбы подвешивались на кассетных держателях КД-2 или в двух контейнерах для мелких и осколочных бомб. На подкрыльных держателях ДЗ-40 могли подвешиваться две бомбы калибра 100 кг, 50 кг или две ВАП-200.
Бронирование самолета служило для защиты жизненно важных элементов – летчика и бензобака, и обеспечивало безопасность от поражения крупнокалиберным (12,7- мм) оружием противника – как с земли, так и с воздуха.
С середины января 1942 г. самолет прошел заводские летные испытания и был передан в НИИ ВВС (эвакуированный в Свердловск) для проведения государственных испытаний совместно с заводом № 289.
С 24 февраля по 12 марта было произведено 32 полета общей продолжительностью 15 часов 30 минут.
После ремонта с 7 апреля испытания продолжались до 9 мая летчиком-испытателем майором А. К. Долговым, ведущим инженером военинженером 2-го ранга А. В. Синельниковым, летчиками облета майором Нюхтиковым и капитаном Коробовым.
В июне-июле 1943 г. второй экземпляр Су-6 с М-71Ф проходил госиспытания в варианте истребителя бомбардировщиков.
Вооружение состояло только из двух 23-мм пушек с боезапасом 400 снарядов.
Его расчетные данные были: взлетный вес – 4900 кг, максимальная скорость у земли на номинальном режиме – 520 км/ч, на форсированном – 535 км/ч, вираж на высоте 1000 метров – 23 секунды.
После ряда поломок мотора, выхода из строя шасси и других неисправностей, самолет был спят с испытаний.
По полученным результатам сделан вывод, что «Су-6 по максимальным скоростям горизонтального полета стоит выше штурмовика Ил-2 АМ-38. После выполнения боевого задания самолет обладает такой скоростью, которая делает его трудно досягаемым даже для истребителей противника. По технике пилотирования – прост и доступен летчикам средней квалификации.
Су-6 обладает большей устойчивостью, чем самолет Ил-2 и допускает полет с брошенной ручкой на всех скоростях горизонтального полета».
Самолет Су-6 («82») имел достаточно мощное стрелково-пушечное и реактивное вооружение, превышавшее вооружение Ил-2.
Отмечались и недостатки. Бомбовая нагрузка у Су-6 в нормальном варианте была на 200 кг меньше, чем у Ил-2. Дальность полета самолета требовалось довести до дальности Ил-2, улучшить обзор вперед за счет поднятия летчика на 35-50 мм. Для увеличения живучести самолета надо было продублировать систему управления, в первую очередь – управление рулем высоты.
Схема бронирования, достигшая веса 660 кг, уже не отвечала требованиям времени. Кабина летчика защищалась внутренней броней, а внешняя деревянная часть фюзеляжа повреждалась пулями и осколками. Козырек летчика был сделан из плексигласа и имел внутри кабины отдельную прозрачную бронеплиту.